提升 Java 應用程序的十個優化技巧

作者：迷路的架構師 2023-03-09 16:42:00

程序性能優化是一個復雜的話題。往往需要結合具體場景進行性能分析，找出瓶頸提出優化建議。但是，假設我們平時很少關注細節的性能，那么這種情況下，優化這些細節所帶來的收益也是相當可觀的。接下來，我們就來說說Java代碼細節優化的一些小技巧。

?復雜的字符串連接操作使用 StringBuilder

職業生涯早期，在做字符串連接操作的時候，肯定會這么寫：String a=c+e+d，這個Java語法糖對于開發者來說太方便了。但是如果你在循環中使用“+”，那就得小心了。

String a=null;
for(int i=0;i<1000;i++) {
  a=a+i;
}

我們都知道String 是不可變的，因此循環中對 string 的每一次賦值都會在堆內存中創建一個新的 String 對象。在一個循環體中，反復創建多個無用的對象，不僅會占用內存空間，還會影響GC時間。所以說，如果在循環中遇到字符串拼接，就使用 StringBuilder 而不是“+”。

使用 ThreadPoolExecutor 避免手動創建線程

許多初學者喜歡在編寫代碼時創建線程，這是一種危險的做法。

如果這個線程的創建需要處理大量的請求，很可能導致你的程序頻繁的創建和銷毀線程，頻繁的切換線程上下文，浪費CPU資源，甚至會耗盡內存。

因此，建議使用ThreadPoolExecutor，并配置合適的核心線程數和最大線程數。

為集合預分配適當的容量

我們都知道 ArrayList，HashMap 和 ConcurrentHashMap 等集合類是可以自動擴容的，但是這種自動擴容涉及到底層數組的復制和遷移。如果擴容頻繁，肯定會影響程序的性能。所以如果你能估計出大概的容量，請直接配置初始值。

使用枚舉而不是常量類

很多人特別喜歡在項目中創建一個常量類，如下：

public class Constant {

    public static final String TOKEN_HEADER = "x-request-token";

    public static final Integer CODE_SUCCESS = 0;

    public static final Integer CODE_REQUEST_FAILED = 1;
    
    public static final Integer CODE_REQUEST_RUNNING = 2;
}

為什么不用枚舉呢？Enum 有強制的類型驗證。同時，使用枚舉類的性能更高。并且使用 enum 還有更大的優勢，它可以與策略模式一起使用來提高程序的可擴展性。例如：

public enum FileType {

    EXCEL(".xlsx"){
        @Override
        public void download(String path) {
                //do download excel file logic
        }
    }, CSV(".csv") {
        @Override
        public void download(String path) {
          //do download csv file logic
        }
    };

    private String suffix;

    FileType(String suffix) {
        this.suffix = suffix;
    }

    public String getSuffix() {
        return suffix;
    }

    public abstract void download(String path);
}

如代碼所示，你可以根據需要動態選擇一種策略來下載文件，直接調用FileType.EXCEL.download()，無需關心代碼細節。

使用 NIO 代替傳統 IO

傳統的 IO 已經過時了。強烈推薦使用 NIO 代替傳統的 IO。因為傳統IO采用阻塞IO模型，請求數據后，線程從數據準備到數據可讀都是阻塞的。

而且，傳統IO如果要往網卡寫數據，需要先把數據寫到堆內存，然后再把數據拷貝到堆外的一塊內存，再從用戶態拷貝數據到內核狀態緩沖區。最后CPU通知DMA將數據寫入網卡，一共經歷了3次拷貝。NiO不僅采用了multiplex IO模型，還可以使用direct memory來減少數據拷貝次數，從而提高性能。

使用移位操作

如果你看過一些JDK的源代碼，比如HashMap，你會發現代碼中有很多移位操作。因為JDK是比較底層的代碼，對性能的追求也是極致的。在我們日常的編碼中，可以用移位運算來代替一些乘除運算，比如a >> 1 代替 a / 2，a * 16 代替 a << 4。

這個技巧也能在一定程度上提高性能，但是如果你不擅長，那就不要強求，因為當代計算機的性能已經非常強大了，沒必要為了一個程序而犧牲代碼的可讀性。

嘗試使用單例模式

如果我們設計一個不需要考慮線程安全的類，請用單例模式來使用這個類，這樣可以節省內存。幸運的是，對于我們使用的spring框架，Java bean默認是單例的。

降低鎖粒度

假設我們有一個共享文檔編輯功能，用戶會同時編輯共享文檔。為了保證文件的正確性，我們需要使用線程安全synchronized來保證。很多初學者可能會這樣寫。

public class Test{
    private Object lock = new Object();
    
    public void write(String username, String fileName) {
        synchronized(lock) {
            //do something
        }
    }
}

如果采用上述方式，只有一個線程可以進入同步代碼塊執行，其他線程只能掛起等待，即使這些線程可能寫入不同的文件。我們可以通過降低鎖粒度來提高性能。

public class Test{
    
    public void write(String username, String fileName) {
        synchronized(fileName.intern()) {
            //do something
        }
    }
}

不要隨意使用靜態變量

如果你熟悉JVM基礎知識，那么就會知道如果一個對象被定義為靜態變量，這個變量的引用就不容易被垃圾回收器回收。

public class Test{
    public static A a = new A();
}

靜態變量“a”的生命周期與測試類相同。只要測試類型沒有被卸載，“a”的引用對象就會駐留在內存中，直到程序終止。

使用基本數據類型

在應用程序中使用基本數據類型來減少內存消耗并提高程序性能。如果可以使用 int，請不要使用其 Integer 包裝類型，使用double 而不是 Double。

基本數據類型的包裝類實例存放在堆內存中，每次使用都會在堆內存中創建一個。如果使用基本數據類型，數據存放在棧幀中，棧的訪問速度可比堆快很多。

責任編輯：華軒來源：今日頭條